Потенциометрия в медицинской практике

Тема: «Потенциометрия в медицинской практике»

ПЛАН:

 

1. Введение
2. Потенциометрический  метод анализа
3. Типы электродов.
4. Гальванические элементы.
5. Потенциометрическое титрование
6. Применение потенциометрических методов в медицинской практике.
7. Заключение
8. Список использованной литературы

 

Потенциометрия (от лат. potentia — сила, действие и греч. metreo — измеряю) — совокупность методов исследования систем основанных на измерении электродвижущих сил (ЭДС гальванических элементов (цепей), составленных из соответствующим образом подобранных электродов.

 

ВВЕДЕНИЕ

Потенциометрический  метод анализа

 

Потенциометрический метод анализа основан на измерении электродного потенциала и нахождении зависимости между его величиной н концентрацией, точнее, активностью потенциалопределяющего компонента в растворе. Определение величины pH водных растворов потенциометрическим методом. Потенциометрический метод анализа основан на измерения потенциала индикаторного электрода, который зависит от состава исследуемой системы. Водородным показателем pH называют отрицательный десятичный логарифм концентрации нонов водорода. pH нейтрального раствора равняется 7 кислых изменяется от 7 до О, щелочных — от 7 до 14.

ТИПЫ ЭЛЕКТРОДОВ В ПОТЕНЦЕОМЕТРИИ

 

pH электроды

 

Ионоселективные электроды

 

Редоксметрические электроды

 

Электроды сравнения

pH электроды

 

 pH-электроды предназначены для   
преобразования активности ионов водорода (значения рН) водных растворов и пульп в значения электродвижущей силы. Для измерения рН необходимы два электрода: рН-электрод и электрод сравнения, или комбинированный рН-электрод, в котором оба электрода выполнены в одном корпусе. 

Конструкция системы для измерения pH, состоящая из измерительного и сравнительного электродов

 

Если это мембранное стекло погружается в воду, то как на внешней, так и на внутренней стороне образуется слой из ионов водорода, которые могут диффундировать как внутрь, так и наружу. Если значение pH измеряется в морской воде, которая представляет собой слабощелочной раствор, ионы водорода диффундируют из мембраны в раствор. Так как ионы водорода являются носителями положительного заряда, то они со своими положительными зарядами перемещаются от стеклянной мембраны.

Конструкция комбинированного pH-электрода

 

С помощью специальных формул, которые здесь не приводятся, можно обнаружить, что разность потенциалов увеличится на 58,16 милливольт, если концентрация ионов водорода или, соответственно ионов гидроксония (H3O) поднимется в 10 раз. По этой причине изменения в значениях pH можно очень точно оценить с помощью электроники. Электрод подает на измерительный прибор измеряемые сигналы в милливольтах, т.е. электрическое напряжение (измеряемая величина) соответствующим измерительным прибором эти сигналы пересчитываются в значения pH и выводятся на табло для пользователя.

Ионоселективные электроды

 

Ионоселективными электродами (сокращенно ИСЭ) называются все индикаторные электроды, селективные к какому-либо иону (катиону или аниону), кроме иона водорода. Существует много типов таких электродов и постоянно появляются новые.

В таблице приведены типичные характеристики ионоселективных электродов различных производителей. Информация приведена для ознакомления с возможностями датчиков.

 

Электрод		Тип	Диапазон определяемых концентраций, моль/л	Предел обнаружения, мг/л	Условия проведения измерений
					°C	pH
Водородный показатель	pH	стеклянный	0...12		0...40
Водородный показатель	pH	стеклянный	0...14		25...100
Аммоний	NH4+	ПВХ-мембранный	10-4...1	1,8	0...40	1...9
Барий	Ba2+	ПВХ-мембрана	10-6...1	1,4	0...40	3...10
Бромид	Br-	Кристаллический	3*10-6...1	0,24	0...80	0...12
Железо	Fe3+	Халькоген. стекло	10-6...10-1	0,06	0...80	-1...2
Жесткость	Ca2++Mg2+	ПВХ-мембранный	10-5...1	0,01 мг/экв	0...40	5...10
Йодид	J-	Кристаллический	10-7...1	0,01	0...80	0...13
Кадмий	Cd2+	Кристаллический	10-7...1	0,01	0...80	3...7
Кадмий	Cd2+	Халькоген.стекло	10-7...1	0,01	0...80	1...7
Калий	K+	ПВХ-мембранный	10-6...1	0,04	0...40	1...9
Кальций	Ca2+	ПВХ-мембранный	10-6...1	0,04	0...40	5...10

Редоксметрические электроды. Электрод редоксметрический ЭРП-101  
Редоксметрическими электродами называются электроды для измерения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП, Eh или редокс-потенциала).

 

• Электрод редоксметрический платиновый ЭРП-101 предназначен совместно с электродом сравнения и электронным преобразователем (например pH-метром) для измерений окислительно-восстановительного потенциала (ОВП).
• Электрод является прибором общего назначения для использования в системах контроля и регулирования различных технологических процессов, а так же в лабораторной практике.
• Электрод изготавливается в соответствии с техническими условиями ТУ 4215-017-35918409-2005.

Электроды сравнения

 

• Электроды сравнения сохраняют свой потенциал практически постоянным и воспроизводимым в растворах различного состава и концентрации. В потенциометрии наиболее часто используются хлорсеребряные электроды.
• Электроды сравнения могут быть оснащены встроенным электролитическим ключом.
• Некоторые типы производимых электродов (комбинированные) не требуют применения отдельного электрода сравнения.

Гальванические элементы

 

• При потенциометрических измерениях составляют гальванический элемент с индикаторным электродом, потенциал которого зависит от активности хотя бы одного из компонентов электрохимической реакции, и электродом сравнения и измеряют электродвижущую силу (эдс) этого элемента.
• В потенциометрии используют гальванические элементы без переноса, когда оба электрода помещают в один и тот же исследуемый раствор, и с переносом, когда электроды находятся в разных растворах, имеющих между собой электролитический контакт. Последний осуществляют таким образом, что растворы могут смешиваться друг с другом только путем диффузии. Обычно их разделяют пористой керамической или пластмассовой перегородкой или прочно пришлифованной стеклянной муфтой. Элементы без переноса используют в осн. для измерения констант равновесия хим. реакций, констант диссоциации электролитов. констант устойчивости комплексных соединений, произведений растворимости, стандартных электродных потенциалов, а также активностей и коэффициентов активности ионов. Элементы с переносом используют для определения "кажущихся" констант равновесия (поскольку при этом не учитывают жидкостной потенциал), активностей и коэффициентов активности ионов, а также в потенциометрических методах анализа.

Потенциометрическое титрование

 

Потенциометрический метод титрования основан на измерении потенциала электрода, погруженного в раствор. Величина потенциала зависит от концентрации соответствующих ионов в растворе. Например, величина потенциала серебряного электрода, погруженного в раствор соли серебра, изменяется с изменением концентрации Ag+ в растворе. Электрод по потенциалу которого судят о концентрации определяемых ионов в растворе, называют индикаторным электродом. Величину потенциала индикаторного электрода определяют, сравнивая ее с величиной потенциала другого электрода, который принято называть электродом сравнения. На практике часто в качестве электрода сравнения с известным значением электродного потенциала пользуются не водородным, а каломельным электродом. Каломельный электрод (КЭ) — это электрод сравнения, который состоит из ртути, хлористой ртути (каломели) и раствора хлористого калия заданной концентрации

Потенциометрическими называются методы, в которых измеряются потенциалы, имеющиеся у электрода, помещенного в исследуемую среду, относительно второго электрода сравнения, помещенного в ту же среду.

 

При потенциометрии измеряются не электродные потенциалы, а их разность, имеющаяся между двумя электродами, погруженными в раствор. Один электродный потенциал постоянен, а второй для конкретных электрода и раствора, зависит от концентрации определяемого вещества. Благодаря этому обстоятельству, имеется возможность определять концентрацию ионов различных веществ в электролитах путем измерения разности потенциалов между электродом, который называют индикаторным или измерительным, и электродом сравнения.

Потенциометрические приборы, предназначенные для измерения концентрации различных ионов, называются ионометрами (иономерами). Ионометры, с помощью которых измеряется концентрация водородных ионов (рН), называются рН-метрами.  
Эффективность ионометрии, в первую очередь, зависит от качества электрода сравнения и измерительного. 
В качестве электрода сравнения чаще всего используются хлорсеребряный электрод (хлоридосеребряный) и каломельный. Их возможные конструкции приведены на рис.1. 
В хлорсеребряном электроде (рис. 1,а) серебряная проволока, покрытая слоем хлорида серебра, погружена в раствор хлорида калия 4. Обычно используется насыщенный раствор KCl, поскольку активность хлорид-ионов в насыщенном растворе при постоянной температуре имеет постоянное значение. Наблюдается окислительно-восстановительная полуреакция  

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Таким образом, потенциометрия в медицинской практике играет немаловажную роль, так как методы потенциометрии, применяемые в медицине, основаны на использовании различных металлических и модифицированных электродов, а также специально изготовленных сенсоров и биосенсоров. Например, сенсоры на основе углеродных пастовых, стеклоуглеродных и стеклоуглеродных модифицированных электродов используют при амперометрическом определении в моче и крови различных анионов. Амперометрические биосенсоры применяют для определения содержания микроколичеств свинца, кадмия и железа в сыворотке крови. Для потенциометрического контроля биообъектов и фармпрепаратов применяют биосистемы для определения следовых органических веществ и неорганических элементов, таких как кадмий, медь, цинк, свинец, кобальт, никель, и др.  
 
 
 
 

Список использованной литературы:

 

1. Неорганическая, физическая и коллоидная химия Л.Г.Веренцова, Е.В.Нечепуренко, Алматы -2009.

2. Слепченко Г.Б., Захарова Э.А., Черемпей Е.Г. Возможности и применение метода инверсионной вольтампе-рометрии как индикатора оценки содержания микроэлементов в волосах // Изв. вузов. Химия и хим. технология. - 2002. - Т. 45. - № 3. - С. 89-94. 

3. Интернет-ресурсы. http://vmede.org/sait/?page=12&id=Obwaja_himija_jolina_2012&menu=Obwaja_himija_jolina_2012

http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_3088.html

4. Веренцова Л.Г. Неорганическая, физическая и коллоидная химия Алматы, 2009, 218 с.

5. Дамаскин Б. Б., Петрий О.А. Основы теоретической электрохимии.